KR102216769B1 - 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 2개의 전극 사이에 유기박막을 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조의 유기 발광 소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 전공이 유기박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
유기 발광 소자에서 사용되는 물질로는 순수 유기 물질 또는 유기 물질과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공주입 물질이나 정공수송 물질로는 p-타입의 성질을 가지는 유기물질, 즉 쉽게 산화가 되고 산화시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자주입 물질이나 전자수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 발광층 물질로는 p-타입 성질과 n-타입 성질을 동시에 가진 물질, 즉 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 갖는 물질이 바람직하며, 정공 및 전자가 발광층에서 재결합하여 생성되는 엑시톤(exciton)이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 물질이 바람직하다.
유기 발광 소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
한국 공개특허문헌 10-2017-0015847
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112018036224257-pat00001
X1은 O 또는 S이고,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 니트릴기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
c 및 d는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
a, b, e 및 f는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
e+f > 0이며,
e 및 f가 각각 독립적으로 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하며,
a 내지 d가 각각 독립적으로 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하거나, 서로 인접한 치환기끼리 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있다. 적어도 하나의 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 기재된 화합물은 전자주입층, 전자수송층 또는 발광층의 재료로 사용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 화합물은 스피로 구조의 특성을 유지시키면서 헤테로 원자를 도입하여 분자 구조 내에 분포되어 있는 전자의 밀도를 조절함으로써 전자 수송 및 전자 조절의 능력을 극대화시킬 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 정공 수송층(5), 발광층(3), 전자 수송층(7), 전자 주입층(6) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 “치환”이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 “치환 또는 비치환된”이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 시아노기; 실릴기; 알킬기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, “2 이상의 치환기가 연결된 치환기”는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 도 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 또는 요오드(I)가 있다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiRaRbRc의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ra, Rb 및 Rc는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -NH2; 알킬아민기; N-아릴알킬아민기; 아릴아민기; N-아릴헤테로아릴아민기; N-알킬헤테로아릴아민기 및 헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 바이페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, N-페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, N-페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 40이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 40이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 구체적으로 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 3-메틸시클로펜틸기, 2,3-디메틸시클로펜틸기, 시클로헥실기, 3-메틸시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 2,3-디메틸시클로헥실기, 3,4,5-트리메틸시클로헥실기, 4-tert-부틸시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 10 내지 30이다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라센기, 페난트릴기, 파이렌기, 페릴렌기, 크라이센기, 플루오렌기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오렌기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오렌기가 치환되는 경우,
Figure 112018036224257-pat00002
,
Figure 112018036224257-pat00003
,
Figure 112018036224257-pat00004
,
Figure 112018036224257-pat00005
,
Figure 112018036224257-pat00006
,
Figure 112018036224257-pat00007
,
Figure 112018036224257-pat00008
,
Figure 112018036224257-pat00009
및
Figure 112018036224257-pat00010
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종원자로 N, O, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로고리기의 탄소수는 2 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 헤테로고리기의 탄소수 2 내지 20이다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 디벤조퓨란기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-1]
Figure 112018036224257-pat00011
[화학식 1-2]
Figure 112018036224257-pat00012
[화학식 1-3]
Figure 112018036224257-pat00013
[화학식 1-4]
Figure 112018036224257-pat00014
화학식 1-1 내지 1-4에 있어서,
X1, L1, Ar1, R1 내지 R4 및 a 내지 d는 화학식 1에서의 정의와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 15의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 15의 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 15의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 15의 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 각각 독립적으로, 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 각각 독립적으로, 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 각각 독립적으로, 직접결합; 또는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 니트릴기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 니트릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 니트릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 니트릴기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, e+f > 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, e+f = 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 구조 중 어느 하나이다.
Figure 112018036224257-pat00015
Figure 112018036224257-pat00016
Figure 112018036224257-pat00017
Figure 112018036224257-pat00018
Figure 112018036224257-pat00019
Figure 112018036224257-pat00020
Figure 112018036224257-pat00021
Figure 112018036224257-pat00022
Figure 112018036224257-pat00023
Figure 112018036224257-pat00024
Figure 112018036224257-pat00025
Figure 112018036224257-pat00026
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 1층 이상의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 명세서의 유기물층은 1 내지 3층으로 구성되어 있을 수 있다. 또한, 본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 발광층, 전자수송층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 전자주입층, 전자수송층 또는 발광층을 포함하고, 상기 전자주입층, 전자수송층 또는 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공주입층 및 정공수송층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물은 상기 2층 이상의 전자주입층, 전자수송층 또는 발광층 중 1층에 포함될 수도 있으며, 각각의 2층 이상의 전자주입층, 전자수송층 또는 발광층에 포함될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물이 상기 각각의 2층 이상의 전자주입층, 전자수송층 또는 발광층에 포함되는 경우, 상기 화합물을 제외한 다른 재료들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1에 예시되어 있다.
도 1은 기판 (1), 양극(2), 정공 수송층(5), 발광층(3), 전자 수송층(7), 전자 주입층(6) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서 상기 화합물은 상기 전자 수송층(7), 전자 주입층(6) 또는 발광층(3)에 포함될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 명세서의 화합물, 즉 상기 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 화합물, 즉 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 유기물층 및 음극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다 (국제 특허 명세서 공개 제 2003/012890호). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SNO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층은 정공 주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-하이드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-하이드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물을 제외하고, 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-하이드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 하이드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자 주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자 주입 물질로는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물을 제외하고, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공저지층은 정공의 음극 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
제조예 1
일반 제조예 1
Figure 112018036224257-pat00027
SM 1(1eq) 을 THF 에 용해한 후 온도를 -78도로 낮춘 후 2.5M n-BuLi (1,4eq) 을 적가하고 30분 후 할로겐으로 치환된10,10-디메틸안트라센-9(10H)-온 (1eq) 을 넣어주고 상온으로 올린 후 1시간동안 교반하였다. 1N HCl (excess)를 넣어주고 30분간 교반한 후 층분리하여 용매제거 후 에틸아세테이트로 정제한 후 얻은 고체를 을 아세트산 (excess) 에 넣은 후 황산(cat.) 를 적가하고 교반 환류하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물로 중화한 후 걸러진 고체를 테트라하이드로퓨란과 에틸아세테이트로 재결정하여 하기 표 1과 같이, A1 내지 A4, B1 내지 B4를 제조하였다.
표 1
Figure 112018036224257-pat00028
Figure 112018036224257-pat00029
일반 제조예 2
Figure 112018036224257-pat00030
일반제조예 1 에서 합성한 A1~A4, B1~B4 (1eq), 비스(피나콜라토)디보론(Bis(pinacolato)diborone)(1.4eq), 포타슘아세테이트(potassium acetate)(3eq)를 1,4-다이옥산 200mL에 투입하고, 환류 교반 상태에서 디벤질리덴아세톤팔라듐 (0.02mol%)과 트리시클로헥실포스핀 (0.04mol%)을 첨가하고 환류 교반시켰다. 반응이 종결되면 혼합물을 실온으로 냉각하고, 셀라이트를 통해 여과한다. 여액을 감압 하에 농축한 후 잔류물에 클로로포름을 넣고 녹인 후 물로 세척하여 유기층을 분리한 후 무수황산 마그네슘(Magnesium sulfate)으로 건조하였다. 이를 감압 증류하고, 에틸아세테이트와 에탄올로 교반하여 하기 표 2와 같이, A1-1 내지 A4-1, B1-1 내지 B4-1 를 제조하였다.
표 2
Figure 112018036224257-pat00031
Figure 112018036224257-pat00032
제조예 2
일반 제조예 3
Figure 112018036224257-pat00033
일반 제조예 2 에서 합성한 A1-1~A4-1, B1-1~B4-1 (SM1, 1eq)과 2차 아진 유도체 및 헤테로아릴 유도체 (SM2, 1.1eq) 를 테트라하이드로퓨란(300ml) 에 첨가한 후 2M 포타슘카보네이트 수용액(150ml)을 첨가하고, 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(2mol%)를 넣은 후, 10시간 동안 가열교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후 포타슘카보네이트 수용액을 제거하여 층분리하였다. 용매 제거 후 진공 증류하고 테트라하이드로퓨란과 에틸아세테이트로 재결정하여 하기 표 3과 같이, 화합물 1 내지 13 을 제조하였다.
표 3
Figure 112018036224257-pat00034
Figure 112018036224257-pat00035
Figure 112018036224257-pat00036
실시예 1
ITO(인듐 주석 산화물)가 1,000Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corning 7059 glass)을, 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐기렌(hexanitrile hexaazatriphenylene)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 그 위에 정공을 수송하는 물질인 HT1 (900Å)을 진공증착한 후 이어서 상기 정공 수송층 위에 HT2 을 막두께 50Å으로 진공증착하여 정공 조절층을 형성하였다. 화합물 발광층으로 호스트 BH1과 도판트 BD1 화합물(중량부 기준 25:1) 을 300Å의 두께로 진공 증착하였다. 그 다음에 ETM1 화합물(50Å)을 전자조절층으로 형성시키고 일반 제조예 3 에서 합성한 화합물 1 와 LiQ (중량부 기준 1:1, 310Å)로 공증착시켜 전자수송층으로 순차적으로 형성하였다. 상기 전자 수송층 위에 순차적으로 10Å 두께의 리튬 플루오라이드(LiF)와 Mg와 Ag (중량부 기준 10:1, 150Å) 증착하고 1,000Å 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 1 Å/sec를 유지하였고, 리튬플루라이드는 0.2 Å/sec, 알루미늄은 3 ~ 7 Å/sec의 증착속도를 유지하였다.
Figure 112018036224257-pat00037
실시예 2
상기 실시예 1 에서 전자 수송층으로 화합물 1 대신 화합물 2 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 3
상기 실시예 1 에서 전자 수송층으로 화합물 1 대신 화합물 4 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 4
상기 실시예 1 에서 전자 수송층으로 화합물 1 대신 화합물 5 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 5
상기 실시예 1 에서 전자 수송층으로 화합물 1 대신 화합물 6 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 6
상기 실시예 1 에서 전자 수송층으로 LiQ와의 비율을 2:1 (중량비)로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 7
상기 실시예 1 에서 전자 수송층으로 화합물 1 대신 화합물 5 를 사용하고 LiQ와의 비율을 1:2 (중량비)로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
비교예 1
상기 실시예 1 에서 전자 수송층으로 화합물 1 대신 ETM 2 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
비교예 2
상기 실시예 1 에서 전자 수송층으로 화합물 1 대신 ETM 3 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
비교예 3
상기 실시예 1 에서 전자 수송층으로 화합물 1 대신 ETM 2 를 사용하고 LiQ와의 비율을 1:2 (중량비)로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
비교예 4
상기 실시예 1 에서 전자 수송층으로 화합물 1 대신 ETM 3 를 사용하고 LiQ와의 비율을 2:1 (중량비)로 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
상기 실시예 1 ~ 7 및 비교예 1 ~ 4 과 같이 각각의 화합물을 전자 수송층 물질로 사용하여 제조한 유기 발광 소자를 실험한 결과를 표 4에 나타내었다.
No 전자조절층 전자수송층:LiQ 전압(V)
(@20mA/cm2)		 Cd/A
(@20mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 수명
(T95, h)
(@20mA/cm2)
실시예 1 ETM1 화합물1 : LiQ = 1 : 1 3.51 6.71 (0.135, 0.138) 49.0
실시예 2 ETM1 화합물2 : LiQ = 1 : 1 3.45 6.63 (0.134, 0.137) 50.2
실시예 3 ETM1 화합물4 : LiQ = 1 : 1 3.41 6.58 (0.135, 0.138) 55.2
실시예 4 ETM1 화합물5 : LiQ = 1 : 1 3.34 6.82 (0.134, 0.138) 51.2
실시예 5 ETM1 화합물6 : LiQ = 1 : 1 3.62 6.88 (0.136, 0.139) 48.9
실시예 6 ETM1 화합물1 : LiQ = 2 : 1 3.62 6.88 (0.136, 0.139) 48.9
실시예 7 ETM1 화합물5 : LiQ = 1 : 2 3.31 6.52 (0.135, 0.138) 48.5
비교예 1 ETM1 ETM2 : LiQ = 1 : 1 4.23 5.70 (0.134, 0.139) 28.1
비교예 2 ETM1 ETM3 : LiQ = 1 : 1 4.21 5.81 (0.135, 0.138) 15.0
비교예 3 ETM1 ETM2 : LiQ = 1 : 2 3.88 5.23 (0.134, 0.138) 25.4
비교예 4 ETM1 ETM3 : LiQ = 2 : 1 4.35 5.77 (0.136, 0.139) 30.0
실시예 8
ITO(인듐 주석 산화물)가 1,000Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corning 7059 glass)을, 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐기렌(hexanitrile hexaazatriphenylene, HI-1)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 그 위에 정공을 수송하는 물질인 HT1 (900Å)을 진공증착한 후 이어서 상기 정공 수송층 위에 HT2 을 막두께 50Å으로 진공증착하여 정공 조절층을 형성하였다. 화합물 발광층으로 호스트 BH1과 도판트 BD1 화합물(중량부 기준 25:1) 을 300Å의 두께로 진공 증착하였다. 그 다음에 일반 제조제 3 에서 합성한 화합물 3 (50Å)을 전자조절층으로 형성시키고 ETM2 와 LiQ (중량부 기준 1:1, 310Å)로 공증착시켜 전자수송층으로 순차적으로 형성하였다. 상기 전자 수송층 위에 순차적으로 10Å 두께의 리튬 플루오라이드(LiF)와 Mg와 Ag (중량부 기준 10:1, 150Å) 증착하고 1,000Å 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 1 Å/sec를 유지하였고, 리튬플루라이드는 0.2 Å/sec, 알루미늄은 3 ~ 7 Å/sec의 증착속도를 유지하였다.
Figure 112018036224257-pat00038
실시예 9
상기 실시예 8 에서 전자 조절층으로 화합물 3 대신 화합물 4 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 10
상기 실시예 8 에서 전자 조절층으로 화합물 3 대신 화합물 7 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 11
상기 실시예 8 에서 전자 조절층으로 화합물 3 대신 화합물 8 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 12
상기 실시예 8 에서 전자 조절층으로 화합물 3 대신 화합물 9 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 13
상기 실시예 8 에서 전자 조절층으로 화합물 3 대신 화합물 10 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 14
상기 실시예 8 에서 전자 조절층으로 화합물 3 대신 화합물 11 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 15
상기 실시예 8 에서 전자 조절층으로 화합물 3 대신 화합물 12 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 16
상기 실시예 8 에서 전자 조절층으로 화합물 3 대신 화합물 13 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 17
상기 실시예 8 에서 전자 수송층으로 LiQ와의 비율을 2:1(중량비)로 사용하고, 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 7 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 18
상기 실시예 8 에서 전자 수송층으로 LiQ와의 비율을 1:2(중량비)로 사용하고, 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 10 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 19
상기 실시예 8 에서 전자 수송층으로 LiQ와의 비율을 1:2(중량비)로 사용하고, 전자 조절층으로 화합물 1 대신 화합물 13 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 20
상기 실시예 8 에서 전자 수송층으로 ETM 2 대신 화합물 2를 사용하고 LiQ와의 비율을 2:1(중량비)로 사용하며, 전자 조절층으로 화합물 3 대신 화합물 13 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
실시예 21
상기 실시예 8 에서 전자 수송층으로 ETM 2 대신 화합물 5를 사용하고 LiQ와의 비율을 2:1(중량비)로 사용하며, 전자 조절층으로 화합물 3 대신 화합물 13 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
비교예 5
상기 비교예 1 에서 전자 조절층으로 ETM 1 대신 ETM 4 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
비교예 6
상기 비교예 1 에서 전자 조절층으로 ETM 1 대신 ETM 5 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
비교예 7
상기 비교예 1 에서 전자 수송층으로 LiQ와의 비율을 1:2(중량비)로 사용하고, 전자 조절층으로 ETM 1 대신 ETM 4 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
비교예 8
상기 비교예 1 에서 전자 수송층으로 LiQ와의 비율을 2:1(중량비)로 사용하고, 전자 조절층으로 ETM 1 대신 ETM 5 를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
상기 실시예 8 ~ 21 및 비교예 5 ~ 8 과 같이 각각의 화합물을 전자 조절층 및 전자 수송층 물질로 사용하여 제조한 유기 발광 소자를 실험한 결과를 표 5에 나타내었다.
No 전자조절층 전자수송층:LiQ 전압(V)
(@20mA/cm2)		 Cd/A
(@20mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 수명
(T95, h)
(@20mA/cm2)
실시예 8 화합물3 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.20 6.72 (0.135, 0.138) 48.0
실시예 9 화합물4 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.43 6.66 (0.134, 0.137) 52.0
실시예 10 화합물7 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.42 6.58 (0.135, 0.138) 55.2
실시예 11 화합물8 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.34 6.82 (0.134, 0.138) 51.2
실시예 12 화합물9 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.41 6.80 (0.136, 0.139) 48.9
실시예 13 화합물10 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.33 6.52 (0.135, 0.138) 48.5
실시예 14 화합물11 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.51 6.69 (0.133, 0.139) 49.1
실시예 15 화합물12 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.52 6.81 (0.134, 0.138) 38.2
실시예 16 화합물13 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.49 6.73 (0.135, 0.137) 53.0
실시예 17 화합물7 ETM2 : LiQ = 2 : 1 3.32 6.61 (0.134, 0.138) 48.0
실시예 18 화합물10 ETM2 : LiQ = 1 : 2 3.54 6.72 (0.135, 0.138) 44.2
실시예 19 화합물13 ETM2 : LiQ = 1 : 2 3.48 6.83 (0.134, 0.139) 46.5
실시예 20 화합물13 화합물2 : LiQ = 2 : 1 3.62 6.83 (0.134, 0.139) 46.5
실시예 21 화합물17 화합물5 : LiQ = 2 : 1 3.66 6.52 (0.134, 0.138) 48.0
비교예 5 ETM4 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.82 5.71 (0.134, 0.138) 33.5
비교예 6 ETM5 ETM2 : LiQ = 1 : 1 3.81 5.89 (0.137, 0.135) 28.2
비교예 7 ETM4 ETM2 : LiQ = 1 : 2 3.77 5.91 (0.134, 0.138) 35.1
비교예 8 ETM5 ETM2 : LiQ = 2 : 1 3.92 6.03 (0.135, 0.137) 29.4
상기 표에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 화학식의 화합물 유도체는 유기 발광 소자를 비롯한 유기 전자 소자에서 전자 수송 및 전자 조절 역할을 할 수 있으며, 본 발명에 따른 소자는 효율, 구동전압, 안정성 면에서 우수한 특성을 나타낸다. 특히 비교예의 결과를 관찰해보면 본 문헌에서 적용된 스피로 구조의 화합물은 수명 면에서 큰 장점을 가지며 같은 스피로 구조 내의 치환기를 전자 수송 및 전자 조절에 적합한 헤테로아릴을 도입함으로써 높은 소자 성능을 이끌어 낼 수 있다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공 수송층
6: 전자 주입층
7: 전자 수송층

Claims (6)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112020129515650-pat00039

    화학식 1에 있어서,
    X1은 O 또는 S이고,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 수소 또는 중수소이고,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 니트릴기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
    c 및 d는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
    a, b 및 e는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
    f는 0이고,
    e+f > 0이며,
    e가 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하며,
    a 내지 d가 각각 독립적으로 2 이상인 경우, 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하거나, 서로 인접한 치환기끼리 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure 112018036224257-pat00040

    [화학식 1-2]
    Figure 112018036224257-pat00041

    [화학식 1-3]
    Figure 112018036224257-pat00042

    [화학식 1-4]
    Figure 112018036224257-pat00043

    화학식 1-1 내지 1-4에 있어서,
    X1, L1, Ar1, R1 내지 R4 및 a 내지 d는 청구항 1에서의 정의와 같다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접결합; 또는 페닐렌기인 것인 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 구조 중 어느 하나인 화합물:
    Figure 112018036224257-pat00044

    Figure 112018036224257-pat00045

    Figure 112018036224257-pat00046

    Figure 112018036224257-pat00047

    Figure 112018036224257-pat00048

    Figure 112018036224257-pat00049

    Figure 112018036224257-pat00050

    Figure 112018036224257-pat00051

    Figure 112018036224257-pat00052

    Figure 112018036224257-pat00053

    Figure 112018036224257-pat00054

    Figure 112018036224257-pat00055
    .
  5. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 1 내지 4 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 유기물층은 전자주입층, 전자수송층 또는 발광층을 포함하고, 상기 전자주입층, 전자수송층 또는 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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